CN102025111A - 一种小发散角固体激光泵浦模块封装结构 - Google Patents
一种小发散角固体激光泵浦模块封装结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102025111A CN102025111A CN 201010550871 CN201010550871A CN102025111A CN 102025111 A CN102025111 A CN 102025111A CN 201010550871 CN201010550871 CN 201010550871 CN 201010550871 A CN201010550871 A CN 201010550871A CN 102025111 A CN102025111 A CN 102025111A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ceramic heat
- laser
- dissipating sheet
- heat
- encapsulating structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000005086 pumping Methods 0.000 title abstract description 14
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 12
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 238000006263 metalation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 3
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 claims description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 4
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
一种小发散角固体激光泵浦模块封装结构，由多个独立的半导体激光单体组成的激光器阵列、表面金属化的陶瓷散热片和热沉组成，激光器阵列中的半导体激光器件单体都焊接在陶瓷散热片上，并通过陶瓷散热片表面的金属化结构实现串联连接和传热接触，陶瓷散热片的底部焊接在热沉上表面。本发明基于所封装后的泵浦模块所输出的光束的慢轴与被其所泵浦的晶体轴线平行，使光束阵列的发散角从快轴限制转为慢轴限制，即发散角从808nm器件的典型的40度降低到小于10度。相对于现在市场上的巴条封装产品，本设计的模块将由多个单管激光器串联而成，因此工作电流将大大降低，对泵浦系统的供电和线路电流承受能力要求大大降低，方便客户使用。
Description
技术领域
本发明涉及半导体激光器件封装技术领域。
背景技术
大功率，超大功率固体激光系统为国家技术发展战略方向之一，近年来国家不断加大投入力度，十二五期间，国家科学技术部明确提出要制作出3-5千瓦级的大功率固体激光器。这类激光器需要高质量和稳定性能的半导体激光泵浦模块，目前这类模块大都依赖进口。
市场上侧面泵浦用大功率半导体激光器打都采用1厘米巴条封装，这种封装所造成的光束发散角较大，若要提高晶体泵浦效率，必须将泵浦模块发光面移至距离晶体棒很紧的地方，或者由光导引至晶体棒表面。如果将光束发散角降低至10度以下，在相同的光功率密度条件下所允许的发光表面到晶体表面的间距可以明显拉大。因此如果有需要，可以在泵浦腔体中增加泵浦模块的数量，提高泵浦源整体能量。从电连接方式来看，由于1厘米巴条由多个激光单体并联而成，所以工作电流较高。以市场上常见的产品为例，其典型工作电流为25安培。用同样发光体设计，采用单管器件串联方式可将工作电流将至仅几个安培。多管串联半导体激光芯片封装是近年来出现的新型半导体激光器封装技术，毋庸置疑，这种技术是实现大幅度降低激光器工作电流的有效方法。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于半导体激光器件单体的多管串联连接方式的半导体激光器封装设计理念。不同于巴条中激光束快轴垂直于水平方向，所封装的激光器所发出的光束慢轴与水平方向相垂直，这样使得激光器所发出光束的发散角由传统的40度降低到大约小于10度。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种小发散角固体激光泵浦模块封装结构，由多个独立的半导体激光器件单体组成的激光器阵列、表面金属化的陶瓷散热片和热沉组成，激光器阵列中的半导体激光器件单体都焊接在陶瓷散热片上，并通过陶瓷散热片表面的金属化结构实现串联连接和传热接触，陶瓷散热片的底部焊接在热沉上表面，激光器件工作室所产生的热量通过激光器阵列、陶瓷散热片和热沉散发到外接热交换系统。所述阵列由多个半导体激光器件单体组成，所述半导体激光器件单体焊接在一陶瓷散热片上。
所述半导体激光器件单体，由激光芯片和带有正极、负极的基片焊接在一起，正负极之间用一电绝缘体分开，焊接后的芯片负极用金属导线与基片的负极相连接构成一完整激光二极管回路。
所述的陶瓷散热片的上表面部分金属化，基片的正负极分别焊接在每一组焊盘上面，焊接后的激光器阵列通过陶瓷散热片上的金属化区域实现相互串联。串联后的激光器阵列的正负极与陶瓷散热片上的电极焊盘形成自然电连接，构成每个单管激光器的串联回路。陶瓷散热片的下表面完全金属化，该金属化表面为陶瓷散热片与热沉焊接所用。
所述热沉是上述激光器阵列和陶瓷散热片的散热载体。该载体为一表面镀金的立方体，其上表面与陶瓷散热片下表面焊接在一起，激光器在工作时所产生的热量通过此热沉交换到外部热交换系统中，以保证激光器工作状态下不至被过高温度烧损。
本发明公开的一种用于固体激光器泵浦用半导体激光器激光模块的封装结构。这种结构基于所封装后的泵浦模块所输出的光束的慢轴与被其所泵浦的晶体轴线平行，使光束阵列的发散角从快轴限制转为慢轴限制，即发散角从808nm器件的典型的40度降低到小于10度。该结构的另一特征为，相对于现在市场上的巴条封装产品，本设计的模块将由多个单管激光器串联而成，因此工作电流将大大降低，对泵浦系统的供电和线路电流承受能力要求大大降低，方便客户使用。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明实施例所述的一种小发散角固体激光泵浦模块封装结构的整体结构图；
图2是本发明实施例所述的一种小发散角固体激光泵浦模块封装结构的爆炸图；
图3是本发明实施例所述半导体激光器件单体结构图；
图4是本发明实施例所述表面金属化的陶瓷散热片结构图；
图5是热沉结构图。
具体实施方式
如图1-5所示，一种小发散角固体激光泵浦模块封装结构，由多个独立的半导体激光器件单体组成的激光器阵列1、表面金属化的陶瓷散热片2和热沉3组成，激光器阵列1中的半导体激光器件单体都焊接在陶瓷散热片上，并通过陶瓷散热片2表面的金属化结构实现串联连接和传热接触，陶瓷散热片2的底部焊接在热沉上表面，激光器件工作室所产生的热量通过激光器阵列1、陶瓷散热片2和热沉3散发到外接热交换系统。
所述半导体激光器件单体，由激光芯片1.1和带有正极1.2、负极1.3的基片焊接在一起，正负极之间用一电绝缘体1.4分开，焊接后的芯片负极用金属导线1.5与基片的负极1.3相连接构成一完整激光二极管回路。
所述激光器阵列1由多个半导体激光器件单体组成，所述半导体激光器件单体按照直线型等距排列后焊接在一陶瓷散热片2上。
所述的陶瓷散热片2的上表面部分金属化，基片的正负极分别焊接在每一组焊盘2.1、2.2上面，焊接后的激光器阵列1通过陶瓷散热片2上的金属化区域实现相互串联。串联后的激光器阵列1的正负极与陶瓷散热片2上的电极焊盘2.4、2.3形成自然电连接，构成每个单管激光器的串联回路。陶瓷散热片的下表面完全金属化，该金属化表面为陶瓷散热片2与热沉3焊接所用。
所述热沉3是上述激光器阵列1和陶瓷散热片2的散热载体。该载体为一表面镀金的立方体，其上表面3.1与陶瓷散热片下表面焊接在一起，激光器在工作时所产生的热量通过此热沉交换到外部热交换系统中，以保证激光器工作状态下不至被过高温度烧损。
Claims (5)
1.一种小发散角固体激光泵浦模块封装结构，由多个独立的半导体激光器件单体组成的激光器阵列(1)、表面金属化的陶瓷散热片(2)和热沉(3)组成，激光器阵列(1)中的半导体激光器件单体都焊接在陶瓷散热片上，并通过陶瓷散热片(2)表面的金属化结构实现串联连接和传热接触，陶瓷散热片(2)的底部焊接在热沉上表面。
2.根据权利要求1所述的一种小发散角固体激光泵浦模块封装结构，其特征在于，其中所包含的半导体激光器件单体，所述半导体激光器件单体，由激光芯片(1.1)和带有正极(1.2)、负极(1.3)的基片焊接在一起，正负极之间用一电绝缘体(1.4)分开，焊接后的芯片负极用金属导线(1.5)与基片的负极(1.3)相连接构成一完整激光二极管回路。
3.根据权利要求1所述的一种小发散角固体激光泵浦模块封装结构，其特征在于，所述激光器阵列(1)由多个半导体激光器件单体组成，所述半导体激光器件单体按照直线型等距排列后焊接在一陶瓷散热片(2)上。
4.根据权利要求1所述的一种小发散角固体激光泵浦模块封装结构，其特征在于，所述的陶瓷散热片(2)的上表面部分金属化，基片的正负极分别焊接在每一组焊盘(2.1、2.2)上面，焊接后的激光器阵列(1)通过陶瓷散热片(2)上的金属化区域实现相互串联；串联后的激光器阵列(1)的正负极与陶瓷散热片(2)上的电极焊盘(2.4、2.3)形成自然电连接，构成每个单管激光器的串联回路；陶瓷散热片(2)的下表面完全金属化，该金属化表面为陶瓷散热片(2)与热沉(3)焊接所用。
5.根据权利要求1所述的一种小发散角固体激光泵浦模块封装结构，其特征在于，所述热沉(3)是上述激光器阵列(1)和陶瓷散热片(2)的散热载体，该载体为一表面镀金的立方体，其上表面(3.1)与陶瓷散热片(2)下表面焊接在一起。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010105508712A CN102025111B (zh) | 2010-11-19 | 2010-11-19 | 一种小发散角固体激光泵浦模块封装结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010105508712A CN102025111B (zh) | 2010-11-19 | 2010-11-19 | 一种小发散角固体激光泵浦模块封装结构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102025111A true CN102025111A (zh) | 2011-04-20 |
| CN102025111B CN102025111B (zh) | 2012-04-11 |
Family
ID=43866109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010105508712A Active CN102025111B (zh) | 2010-11-19 | 2010-11-19 | 一种小发散角固体激光泵浦模块封装结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102025111B (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102208751A (zh) * | 2011-05-16 | 2011-10-05 | 西安炬光科技有限公司 | 一种组合式高功率半导体激光器侧面泵浦源及其制备方法 |
| CN102255236A (zh) * | 2011-05-18 | 2011-11-23 | 西安炬光科技有限公司 | 一种高功率半导体激光器线路封装结构及制备方法 |
| CN102522694A (zh) * | 2011-12-12 | 2012-06-27 | 烟台睿创微纳技术有限公司 | 一种高功率半导体激光器阵列线性光源装置 |
| CN102646923A (zh) * | 2012-04-26 | 2012-08-22 | 无锡亮源激光技术有限公司 | 大功率水冷式半导体激光器 |
| CN107329144A (zh) * | 2017-08-16 | 2017-11-07 | 深圳市杰普特光电股份有限公司 | 一种微型激光测距模块及测距装置 |
| CN107706734A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-02-16 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 一种密集排列脉冲激光器 |
| CN111082306A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-04-28 | 海南师范大学 | 一种半导体激光阵列及其封装方法 |
| CN113113845A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-07-13 | 中国科学院半导体研究所 | 基于光子晶体结构芯片的激光模块 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102646922A (zh) * | 2012-04-26 | 2012-08-22 | 无锡亮源激光技术有限公司 | 具电路板的串联式半导体激光器 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5357536A (en) * | 1993-05-07 | 1994-10-18 | Xerox Corporation | Method and apparatus for the positioning of laser diodes |
| US7058101B2 (en) * | 2003-09-20 | 2006-06-06 | Spectra Physics, Inc. | Stepped manifold array of microchannel heat sinks |
| US20080089371A1 (en) * | 2006-10-11 | 2008-04-17 | Patrick Reichert | Bright light source with two-dimensional array of diode-laser emitters |
| CN201171142Y (zh) * | 2008-01-22 | 2008-12-24 | 北京吉泰基业科技有限公司 | 激光二极管列阵的封装结构 |
| CN101673922A (zh) * | 2009-09-18 | 2010-03-17 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 一种半导体激光器空间摆放阵列 |
| CN101728756A (zh) * | 2008-10-10 | 2010-06-09 | 北京中视中科光电技术有限公司 | 一种全固态激光器用的激光头 |
| CN101841127A (zh) * | 2010-06-11 | 2010-09-22 | 西安炬光科技有限公司 | 一种可替换芯片的水平阵列大功率半导体激光器 |
| CN201877674U (zh) * | 2010-11-19 | 2011-06-22 | 无锡亮源激光技术有限公司 | 一种小发散角固体激光泵浦模块封装结构 |
-
2010
- 2010-11-19 CN CN2010105508712A patent/CN102025111B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5357536A (en) * | 1993-05-07 | 1994-10-18 | Xerox Corporation | Method and apparatus for the positioning of laser diodes |
| US7058101B2 (en) * | 2003-09-20 | 2006-06-06 | Spectra Physics, Inc. | Stepped manifold array of microchannel heat sinks |
| US20080089371A1 (en) * | 2006-10-11 | 2008-04-17 | Patrick Reichert | Bright light source with two-dimensional array of diode-laser emitters |
| CN201171142Y (zh) * | 2008-01-22 | 2008-12-24 | 北京吉泰基业科技有限公司 | 激光二极管列阵的封装结构 |
| CN101728756A (zh) * | 2008-10-10 | 2010-06-09 | 北京中视中科光电技术有限公司 | 一种全固态激光器用的激光头 |
| CN101673922A (zh) * | 2009-09-18 | 2010-03-17 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 一种半导体激光器空间摆放阵列 |
| CN101841127A (zh) * | 2010-06-11 | 2010-09-22 | 西安炬光科技有限公司 | 一种可替换芯片的水平阵列大功率半导体激光器 |
| CN201877674U (zh) * | 2010-11-19 | 2011-06-22 | 无锡亮源激光技术有限公司 | 一种小发散角固体激光泵浦模块封装结构 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102208751A (zh) * | 2011-05-16 | 2011-10-05 | 西安炬光科技有限公司 | 一种组合式高功率半导体激光器侧面泵浦源及其制备方法 |
| CN102255236A (zh) * | 2011-05-18 | 2011-11-23 | 西安炬光科技有限公司 | 一种高功率半导体激光器线路封装结构及制备方法 |
| CN102522694A (zh) * | 2011-12-12 | 2012-06-27 | 烟台睿创微纳技术有限公司 | 一种高功率半导体激光器阵列线性光源装置 |
| CN102646923A (zh) * | 2012-04-26 | 2012-08-22 | 无锡亮源激光技术有限公司 | 大功率水冷式半导体激光器 |
| CN102646923B (zh) * | 2012-04-26 | 2015-09-23 | 无锡亮源激光技术有限公司 | 大功率水冷式半导体激光器 |
| CN107329144A (zh) * | 2017-08-16 | 2017-11-07 | 深圳市杰普特光电股份有限公司 | 一种微型激光测距模块及测距装置 |
| CN107706734A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-02-16 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 一种密集排列脉冲激光器 |
| CN111082306A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-04-28 | 海南师范大学 | 一种半导体激光阵列及其封装方法 |
| CN111082306B (zh) * | 2019-11-13 | 2021-10-22 | 海南师范大学 | 一种半导体激光阵列及其封装方法 |
| CN113113845A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-07-13 | 中国科学院半导体研究所 | 基于光子晶体结构芯片的激光模块 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102025111B (zh) | 2012-04-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102025111B (zh) | 一种小发散角固体激光泵浦模块封装结构 | |
| CN102237636B (zh) | 多管串联半导体激光模块及其制造方法 | |
| AU2006345821B2 (en) | Panel-shaped semiconductor module | |
| CN201877674U (zh) | 一种小发散角固体激光泵浦模块封装结构 | |
| JP2014207446A (ja) | エピタキシャル構造とパッケージ基板を一体化したｌｅｄ部品およびその製造方法 | |
| CN103368065B (zh) | 一种固态激光器阵列的封装结构及其封装方法 | |
| CN102694341A (zh) | 一种刻蚀散热增强型垂直腔面发射激光器 | |
| CN103427330A (zh) | 降低应力的激光器芯片结构和热沉结构及其制备方法 | |
| US7928459B2 (en) | Light emitting diode package including thermoelectric element | |
| CN103311798B (zh) | 一种大功率线阵激光器的封装结构及封装方法 | |
| CN109755860A (zh) | 一种半导体激光器的散热封装结构 | |
| US9748462B2 (en) | Floating heat sink support with conductive sheets and LED package assembly for LED flip chip package | |
| CN106058636B (zh) | 一种传导冷却高功率半导体激光器 | |
| CN104269736B (zh) | 一种传导冷却叠层阵列高功率半导体激光器 | |
| CN102447221A (zh) | 一种串联半导体激光器 | |
| CN102097744B (zh) | 一种高功率半导体激光器的封装方法 | |
| JP2012174911A (ja) | 熱電変換モジュール | |
| WO2021047273A1 (zh) | 倒装led光源 | |
| CN210200761U (zh) | 倒装led光源 | |
| CN209913231U (zh) | 免热沉激光泵浦源封装结构 | |
| CN102709807A (zh) | 以SiC晶片作为一级热沉的单发射腔半导体激光器 | |
| CN205122639U (zh) | 超大功率垂直芯片的集成封装结构 | |
| CN220585710U (zh) | 一种激光芯片器件 | |
| CN203521414U (zh) | 平衡热场分布的超大功率光电器件 | |
| CN205122582U (zh) | Led正装芯片的高功率密度封装模组 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Small-divergence-angle solid laser pumping module encapsulating structure Effective date of registration: 20140626 Granted publication date: 20120411 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited by Share Ltd. Wuxi science and Technology Branch Pledgor: WUXI LUMISOURCE TECHNOLOGIES Co.,Ltd. Registration number: 2014990000516 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20150629 Granted publication date: 20120411 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited by Share Ltd. Wuxi science and Technology Branch Pledgor: WUXI LUMISOURCE TECHNOLOGIES Co.,Ltd. Registration number: 2014990000516 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Small-divergence-angle solid laser pumping module encapsulating structure Effective date of registration: 20151127 Granted publication date: 20120411 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited by Share Ltd. Wuxi science and Technology Branch Pledgor: WUXI LUMISOURCE TECHNOLOGIES Co.,Ltd. Registration number: 2015990001074 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230712 Granted publication date: 20120411 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited by Share Ltd. Wuxi science and Technology Branch Pledgor: WUXI LUMISOURCE TECHNOLOGIES Co.,Ltd. Registration number: 2015990001074 |